2021 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of magnetic particle dynamics for diagnostic and therapeutic applications
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20H05652
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
竹村 泰司 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (30251763)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関口 康爾 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (00525579)
吉田 敬 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (30380588)
笹山 瑛由 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (60636249)
大多 哲史 静岡大学, 工学部, 助教 (30774749)
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| Project Period (FY) |
2020-08-31 – 2025-03-31
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| Keywords | 磁性ナノ粒子 / 磁化ダイナミクス / ハイパーサーミア / がん温熱治療 / 磁気粒子イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1．磁性ナノ粒子の磁化ダイナミクス測定：最小時間分解0.5 psのディレイラインを組み込む磁化測定システムを構築した。時間分解能50 psでの磁化測定を行えるようになり、磁性ナノ粒子の内部磁化応答の高速測定が可能となった。また磁性ナノ粒子の液中サンプルの光透過度から低周波領域での磁化ダイナミクスを測定するシステムを構築した（日本磁気学会学術講演会 31aA-12、2021年）。磁化容易軸の物理的配向（粒子回転）の実測に成功した。
2．磁気粒子イメージング：高感度磁気センサを使用する磁性ナノ粒子の検出手法及びイメージング応用を新たに考案した。従来手法に対してノイズ信号が低減され、磁化応答の第7高調波信号から磁性ナノ粒子サンプルの明瞭な画像化に成功した（Appl. Phys. Exp. 14, 095001, 2021）。
人体サイズの磁気粒子イメージング装置の実現に向けた1/5実機（ボア径120 mm）の設計においては、YBCO高温超電導線材を用いた超電導傾斜磁界コイルの一部を試作した（日本磁気学会学術講演会 01aA-2、2021年）。設計通りの傾斜磁界、磁界分布を得ることに成功した（電気学会全国大会 2-089、2022年）。
3．がん温熱治療：MRI造影剤として臨床利用されているリゾビスト並びに比較対象とする市販試料を評価対象とした。全てコア粒径が5～30 nm程度の酸化鉄（γ-Fe2O3、Fe3O4）である。磁性ナノ粒子の線形・非線形磁化応答を明らかにし、がん温熱治療での発熱量を予測した（J. Magn. Magn. Mater. 517, 167401, 2021）。さらに交流磁化特性の周波数依存及び発熱量を実測し、粒径や粒子形状の依存を明らかにした（J. Magn. Magn. Mater. 538, 168313, 2021）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
磁化ダイナミクスの高速測定及び広帯域測定を可能とする新規に構築した計測システムが稼働しており、そのモデリングとシミュレーションでも成果を得ている。
磁気粒子イメージングでは、高感度磁気センサを用いる新たな検出手法の提案や、高温超電導コイルを組み込む磁気粒子イメージング実機の製作では計画通りか前倒しで実施しており、当初予期しない手法の提案に至った。
癌温熱治療への応用では研究対象として広く使用される市販の磁性ナノ粒子について発熱量を明らかにするなど先駆的な成果を得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終目標に対して、2年終了時点において十分な研究成果を得ている。既に令和4年度の研究計画を一部前倒しで実施しており、令和5年度から予定している研究計画についても予算制約がないものは令和4年度から実施可能な状況にある。
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